UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL CATEDRA: CATEDRA: BIOQUIMICA DE LOS ALIMENTOS CATEDRATICA: Ing. SHALIN CARHUALLANQUI AVILA AVILA
INTEGRANTES •
ARTEAGA LLACZA, Pedro Pablito FIGUEROA TOVAR, Judit VICUÑA HUERTA, Jacqueline ZARATE ROJAS, John •
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ARTEAGA LLACZA, Pedro Pablito FIGUEROA TOVAR, Judit VICUÑA HUERTA, Jacqueline ZARATE ROJAS, John •
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BIODETERIORO DE LAS PROTEINAS
INTRODUCCION •
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La alteración de los alimentos consiste en todos aquellos cambios de origen biótico o abiótico que hacen que el alimento no sea adecuado para el consumo. El deterioro causado por microorganismos es resultado de las relaciones ecológicas entre el alimento y el microorganismo. microorganismo. Para poder predecirlo y controlarlo hay que conocer la características del alimento como medio soporte del crecimiento de microorganismos y los microorganismos que colonizan habitualmente dicho alimento.
BIODETERIORO DE LAS PROTEÍNAS Cuando las proteínas se exponen a valores extremos de temperatura o pH, o a algunas sustancias que afectan sus propiedades de plegamiento, se dice que sufren desnaturalización. En general, las propiedades biológicas de una proteína se pierden cuando se desnaturaliza. Los enlaces peptídicos no suelen resultar afectados cuando las proteínas se desnaturalizan y la secuencia de aminoácidos en el polipéptido (estructura primaria) permanece por tanto inalterada.
la desnaturalización ocasiona un desplegamiento en la cadena polipeptídica al destruirse la estructura de orden superior de la molécula, en particular los enlaces de hidrógeno. El polipéptido desnaturalizado retiene su estructura primaria porque aquella está mantenida por enlaces covalentes. Dependiendo de las condiciones de desnaturalización, el polipéptido puede volver a plegarse una vez suprimido el agente desnaturalizante.
DESNATURALIZACION DE LAS PROTEINAS
Cualquier factor que modifique la interacción de la proteína con el disolvente disminuirá su estabilidad en disolución y provocará la precipitación. Así, la desaparición total o parcial de la envoltura acuosa, la neutralización de las cargas eléctricas de tipo repulsivo o la ruptura de los puentes de hidrógeno facilitará la agregación intermolecular y provocará la precipitación. La precipitación suele ser consecuencia del fenómeno llamado desnaturalización. Se llama desnaturalización de las proteínas a la pérdida de las estructuras de orden superior (secundaria, terciaria y cuaternaria), quedando la cadena polipeptídica reducida a un polímero estadístico sin ninguna estructura tridimensional fija
CAMBIOS EN LA PROTEINA Cuando la proteína no ha sufrido ningún cambio en su interacción con el disolvente, se dice que presenta una estructura nativa. Cualquier alteración de la estructura nativa que modifique su interacción con el disolvente y que provoque su precipitación dará lugar a una estructura desnaturalizada. En una proteína cualquiera, la estructura nativa y la desnaturalizada tan sólo tienen en común la estructura primaria , es decir, la secuencia de AA que la componen. Los demás niveles de organización estructural desaparecen en la estructura desnaturalizada.
La desnaturalización provoca diversos efectos en la proteína: 1. cambios en las propiedades hidrodinámicas de la proteína: aumenta la viscosidad y disminuye el coeficiente de difusión 2. una drástica disminución de su solubilidad, ya que los residuos hidrofóbicos del interior aparecen en la superficie 3. pérdida de las propiedades biológicas
Estado nativo
ESTADO DESNATURALIZADO
DETERIORO DE VEGETALES El contenido medio de agua es el 88%, y de nutrientes: 8,6% de carbohidratos, 1,9% proteínas y 0,3% de grasa. Desde el punto de vista nutritivo los vegetales pueden permitir el crecimiento de levaduras, hongos y bacterias y, por tanto, ser alterados por estos microorganismos. Puesto que hay un alto contenido en agua y un bajo contenido en carbohidratos, la mayoría del agua está en forma libre, por lo que el crecimiento de bacterias está muy favorecido.
El pH de los vegetales también es compatible con el de muchas bacterias y, por tanto, éstas pueden crecer fácilmente. Los vegetales tienen unos valores de oxidación/reducción altos por lo que el crecimiento de microorganismos aerobios está favorecido.
DETERIORO DE FRUTAS Las frutas tienen en torno al 85% de agua y en torno a un 13% de hidratos de carbono, por lo que la cantidad de agua disponible es claramente inferior a la de los vegetales, y los porcentajes medios de proteínas y grasas son 0,9 y 0,5% respectivamente.
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El contenido en otros nutrientes como vitaminas y coenzimas es similar al de los vegetales; por tanto, en principio, sobre las frutas también pueden crecer mohos, levaduras y bacterias. Sin embargo el pH de frutas es demasiado bajo, en general, para que pueda haber crecimiento bacteriano y elimina estos microorganismos del deterioro incipiente de frutas, que es llevado a cabo por hongos y levaduras.
DETERIORO DE CARNES Y PESCADOS FRESCOS Y PROCESADOS Las carnes son los alimentos más alterables debido en su características de composición: alto contenido en proteínas y grasas y en cofactores que favorecen el crecimiento bacteriano. Prácticamente todos los tipos de bacterias son capaces de crecer y deteriorar productos cárnicos; además, la flora inicial del producto, más si está procesado, puede ser muy variada.
En cuanto al pH, el de la carne es compatible con la mayoría de los microorganismos y su potencial de O/R permite el crecimiento tanto de anaerobios, en profundidad, como de aerobios, en la superficie, del alimento. El principal efecto selectivo es el debido al almacenamiento a bajas temperaturas en cámaras frigoríficas que selecciona psicrotrofos.
DETERIORO DE CARNES DE VACA, CERDO Y SIMILARES. Al sacrificarse el animal se producen una serie de cambios fisiológicos que dan inicio a la producción de la carne comestible: parada circulatoria, fin del reciclaje muscular del ATP , inicio de la glicolisis y bajada del pH, descontrol del crecimiento de microorganismos e inicio de la desnaturalización de proteínas. Este proceso tarda entre 24 h y 36 h. a la temperatura habitual de almacenamiento (2-5º C)
Durante el proceso de descenso de temperatura se inicia el deterioro interno debido, sobre todo a C. perfringens y enterobacterias; cuando la temperatura es baja el deterioro es predominante debido a la flora superficial. En las canales también se puede producir deterioro superficial debido a hongos y a levaduras; sin embargo, en carnes procesadas, picadas, el deterioro es debido solo a bacterias del grupo de Pseudomonas, Acinetobacter , Moraxella. La temperatura de incubación es la razón de que el número de tipos de microorganismos responsables de la alteración de carnes sea muy reducido.
En el caso de filetes o piezas cortadas conservadas a baja temperatura, el deterioro puede producirse por bacterias u hongos dependiendo de la humedad ambiental (bacterias a alta humedad). El crecimiento de bacterias (sobre todo Pseudonomas) puede detectarse primero por la aparición de colonias discretas, luego mal olor y luego un capa de limo que cubre la pieza y que se produce por la coalescencia de las colonias.Cuando hay un crecimiento abundante de bacterias no se produce crecimiento de los mohos porque aquéllas consumen el oxígeno necesario para que crezcan estos.
DETERIORO DE CARNES ENVASADAS Y OTROS PRODUCTOS La situación es distinta cuando la carne se almacena al vacío en refrigerador: en este caso el deterioro es causado por bacterias lácticas o por algún tipo especial de bacilo ( Bacillus thermosphacta) en la mayoría de los casos. La presencia exclusiva de bacterias lácticas o de enterobacterias depende del pH del producto (bajos pH bacterias lácticas) y de la eficiencia de la barrera al oxigeno del envase.
La presencia de nitritos también dirige el tipo de bacteria alterante porque inhibe más los bacilos que las bacterias Gran-Negativas. En el caso de embutidos, cada uno de los componentes puede proporcionar microorganismos alterantes. En general estos productos se deterioran más por bacterias y levaduras que por hongos. El deterioro de estos productos puede producirse de tres formas distintas: Producción de Limo, Agriado y Cambio de Color. La formación de limo tiene lugar en la superficie y se debe predominantemente a las bacterias lácticas.
El agriado ocurre bajo la superficie y es consecuencia de la actividad de las bacterias lácticas sobre productos que contengan lactosa. La formación de color verde se debe a la producción de peróxidos o de H2S por algunas bacterias y tiene lugar en el interior de las piezas. El enverdecimiento producido por peróxidso es debido a bacterias lácticas, y el producto verde no es peligrosos desde el punto de vista toxicológico. El enverdecimiento debido a H2S se produce por una reacción con la hemoglobina causada por Pseudomonas o algunas bacterias lácticas.
HUEVOS Su interior es estéril y están bien protegidos: cáscara, membranas interna y substancias antimicrobianas de la clara. En condiciones normales las bacterias no entran en contacto con la yema, a no ser que el largo tiempo de almacenamiento y las condiciones de humedad permitan un desplazamiento de la yema. En este caso, las bacterias entéricas y Psudomonales presentes en la cáscara pueden contaminar la yema.
CEREALES. Su bajo contenido en agua hace que solo ciertos tipos de Bacillus y hongos sean capaces de producir deterioro.
LÁCTEOS El deterioro de leche no pasteurizada se produce rápidamente debido a su alta carga microbiana. En la pasteurizada el deterioro se debe a estreptococo termorresistentes. En el caso de mantequilla el deterioro se puede producir como putrefacción debido a Pseudomonas putrefaciens o por enranciamiento debido a actividades lipolíticas de algunas bacterias de tipo Pseudomonas o bacterias lácticas; aunque el deterioro más frecuente de la mantequilla es el producido por hongos.
AGENTES QUE PROVOCAN LA ALTERACIÓN DE LOS ALIMENTOS
Ø Bacterias:
Las bacterias están implicadas en la descomposición o deterioro de la carne, el vino, las verduras, la leche y otros productos de consumo diario. La acción de las bacterias puede originar cambios en la composición de algunos alimentos y provocar un mal sabor. El crecimiento de bacterias en los alimentos puede también ocasionar intoxicaciones alimenticias. Por otra parte, las bacterias resultan de gran importancia en muchas industrias. La capacidad fermentadora de ciertas especies es aprovechada en la producción de queso, yogur, vinos, etc.
Ø Hongos: Junto con las bacterias, los hongos son los causantes de la putrefacción y descomposición de toda la materia orgánica. Ø Enzimas: Enzima, cualquiera de las numerosas sustancias orgánicas especializadas , que actúan como catalizadores.
CAUSAS DE ALTERACIÓN DE ALIMENTOS
Si la conservación de un alimento consiste en mantener la calidad del mismo, entonces deben conocerse las causas de alteración que atentan contra cualquiera de los aspectos de calidad alimenticia. Hay muchos agentes que pueden destruir las peculiaridades sanas de la comida fresca. Los microorganismos, como las bacterias y los hongos, estropean los alimentos con rapidez. Las enzimas, que están presentes en todos los alimentos frescos, son sustancias catalizadoras que favorecen la degradación y los cambios químicos que afectan, en especial, la textura y el sabor.
Ø Reacciones químicas de Degradación: Son de carácter exclusivamente químico en las cuales no intervienen alteraciones enzimáticas ni biológicas. Entre ellas se pueden mencionar: Reacción de Maillard: Consiste en la descomposición de glúcidos y proteínas en compuestos intermedios liberando polímeros de color pardo y sabor amargo.
Desnaturalización de proteínas: Modificación de las estructuras cuaternaria, terciaria y hasta secundaria de las proteínas, perdiendo sus propiedades funcionales como ser la solubilidad, actividades enzimáticas, etc. Modificaciones físico químicas: A temperatura ambiente, con el transcurrir del tiempo, los almidones que se encuentran en estado amorfo se cristalizan. Esta es la causa por la cual el pan se endurece.
Oxidaciones no enzimáticas: Los lípidos y ácidos grasos insaturados sufren procesos de oxidación que le otorgan al alimento el gusto rancio característico. Ø Alteraciones enzimáticas: Se trata de reacciones bioquímicas en las cuales una enzima (catalizador biológico) produce reacciones específicas. Por ejemplo: Hidrolasas: actuantes sobre proteínas (lipasas), lípidos (lipasas), y glúcidos (glucosidasas y alfa y beta amilasas). Oxidasas: Compuestos enzimáticos que permiten las oxidaciones de los glúcidos y de los lípidos en fenómenos respiratorios y de fermentación.
TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN
Habiendo comprendido cuales son las causas de alteración de los aspectos de calidad de un alimento, se pueden establecer las técnicas a utilizar para contrarrestar y hasta eliminar dichas causas trabajando sobre los factores determinantes.
Frío Considerando que las velocidades de reacción son dependientes exponencialmente de la temperatura someter al alimento a bajas temperaturas permite disminuir y hasta detener la reacción de degradación. Debido a que la gran mayoría de los alimentos tienen un importante contenido de agua, a esta técnica se la puede clasificar según su el estado de agregación que presente la misma. Ø Refrigeración: Se considera que el alimento se mantiene a temperaturas inferiores que la temperatura ambiente pero nunca por debajo de los 0ºc ya que el agua presente en el alimento debe estar en estado líquido.
Congelación: En este caso, todo el agua presente en el alimento debe encontrarse en estado sólido. Como el agua presente en el alimento nunca se encuentra en estado puro, al contemplar que en este fenómeno, debe analizarse cada alimento en particular y establecer su temperatura de congelación. Los alimentos no podrán ser sometidos a procesos sucesivos de descongelación y congelación.
Calor Se trata de un método que permite inhibir y hasta eliminar las alteraciones enzimáticas y biológicas de un alimento mediante el sometimiento del mismo a fuentes de calor. Debe tenerse en cuenta que hay procesos enzimáticos que generan toxinas que no pueden ser eliminadas mediante el calor. Por otro lado, si bien pueden eliminarse todos los microorganismos que pueden producir alguna patología, la actividad previa puede haber deteriorado al alimento (calidad nutricional, organoléptica y/o tecnológica).
Se entiende por Conservación por el calor (esterilización, esterilización industrial o técnica, pasteurización).
Esterilización: Someter el alimento a una fuente de calor de forma tal de eliminar agentes microbiológicos y enzimáticos que produzcan enfermedades o que puedan desarrollarse en el alimento alterando al mismo aunque ello no implique una fuente potencial de enfermedades. Se entiende por Esterilización, al proceso que destruye en los alimentos, a temperaturas adecuadas, todas las formas de vida de microorganismos patógenos y no patógenos.
Pasteurización: Someter el alimento a una fuente de calor de forma tal de eliminar agentes microbiológicos y enzimáticos que produzcan enfermedades o que puedan desarrollarse en el alimento alterando al mismo aunque ello no implique una fuente potencial de enfermedades. A diferencia de la esterilización, en este caso el alimento no puede superar los 100ºc.
Disminución de actividad de agua Secado: Consiste en extraer la mayor cantidad de agua del alimento por evaporación natural (secado) o con exposición a una fuente de calor (deshidratación). Liofilización: Se trata de una técnica mediante la cual se extrae el contenido de agua de un alimento congelado mediante el empleo de vacío (volatilización). Salazón: Se logra exponiendo al alimento a la acción de sal o de salmuera. Confitado: Consiste en enriquecer el contenido de azúcares en alimentos ya sea por eliminación de parte de agua, el agregado de azúcares o ambos. A modo de ejemplo: Leche condensada, frutas confitadas, etc.
Para conservar la consistencia del producto: Los emulsificantes confieren a los productos una textura consistente e impiden que se separen. Los estabilizantes y espesadores les dan textura suave, uniforme. Los agentes anticoagulantes ayudan a sustancias como la sal a fluir con libertad. Para aumentar o mantener el valor nutritivo: A muchos alimentos comunes, como la leche, la harina, cereal y margarina se les agregan vitaminas y minerales para completar aquellos que tal vez falten en la dieta de una persona o se hayan perdido en el procesamiento. Tal fortificación y enriquecimiento han ayudado a reducir la desnutrición. Todos los productos que contienen nutrimentos agregados deben etiquetarse con corrección.
Para conservar al alimento sano y con sabor agradable: Los conservadores retrasan el deterioro del producto causado por moho, aire, bacterias, hongos o fermento. La contaminación bacteriana puede causar enfermedades alimenticias, que ponen en riesgo la vida. Para prevenir la fermentación o controlar la acidez/alcalinidad: Los agentes causantes de la fermentación que liberan ácidos cuando se calientan pueden reaccionar con el bicarbonato de sodio y ayudar a que los bizcochos y otros productos leven durante el horneado. Otros aditivos ayudan a modificar la acidez y la alcalinidad de los alimentos para obtener gusto, sabor y color adecuados.
